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JP7150666B2 - Hume amount estimation system, Hume amount estimation method, learning device, estimation device, and program - Google Patents
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Hume amount estimation system, Hume amount estimation method, learning device, estimation device, and program Download PDF

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JP7150666B2 JP2019110314A JP2019110314A JP7150666B2 JP 7150666 B2 JP7150666 B2 JP 7150666B2 JP 2019110314 A JP2019110314 A JP 2019110314A JP 2019110314 A JP2019110314 A JP 2019110314A JP 7150666 B2 JP7150666 B2 JP 7150666B2
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Description

本発明は、ヒューム量推定システム、ヒューム量推定方法、学習装置、推定装置、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a Hume amount estimation system, a Hume amount estimation method, a learning device, an estimation device, and a program.

溶接時に発生する金属の微粒子が浮遊したヒュームは、労働衛生上の観点から重視されており、JIS Z 3930(被覆アーク溶接棒の全ヒューム量測定方法)が制定され、溶接により発生するヒューム量を明確にすることが求められている。この規格では、溶接ヒューム捕集装置を設置し、溶接ヒューム捕集箱内で手動溶接を行い、箱内に発生した溶接ヒュームの全量をろ過材で捕集した後、その質量を計量することでヒューム発生量を測定することが定められている。 The fumes generated by welding, which are metal fine particles floating in the air, are considered important from the viewpoint of occupational health. Clarification is required. In this standard, a welding fume collection device is installed, manual welding is performed in a welding fume collection box, the total amount of welding fumes generated in the box is collected with a filter material, and the mass is measured. It is prescribed to measure the amount of fume generation.

国際的には、ISO 15011-4(Health and safety in welding and allied processes-Laboratory method for sampling fume and gases-Part 4: Fume data sheets)が制定され、溶接ヒューム発生量及びその主要成分を記載する溶接ヒュームのデータシートの様式も制定されている。 Internationally, ISO 15011-4 (Health and safety in welding and allied processes-Laboratory method for sampling fume and gases-Part 4: Fume data sheets) was enacted. Hume's data sheet format is also established.

特開2011-503581号公報JP 2011-503581 A

上記の測定方法は、溶接により発生したヒュームを漏れなく捕集することで正確なヒューム発生量を測定することができるものの、専用の設備を備えていなければ実施することはできない。また、溶接中にリアルタイムにヒューム発生量を測定することができず、異常発生時のフィードバック等に利用することもできない。 Although the above measuring method can accurately measure the amount of generated fume by collecting all the fume generated by welding, it cannot be implemented without dedicated equipment. In addition, the amount of fume generated cannot be measured in real time during welding, nor can it be used for feedback when an abnormality occurs.

特許文献1には、煙等の粒子が存在する空間内にビームを照射し、その散乱光を測定する粒子検出方法が開示されているが、溶接に適用した場合にはアーク光により散乱光の測定が阻害されるおそれがある。 Patent Document 1 discloses a particle detection method that irradiates a beam into a space where particles such as smoke exist and measures the scattered light. Measurement may be disturbed.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、溶接中であってもヒューム発生量を測定することが容易なヒューム量推定システム、ヒューム量推定方法、学習装置、推定装置、及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its main objects are a fume amount estimation system, a fume amount estimation method, a learning device, An object of the present invention is to provide an estimation device and a program.

上記課題を解決するため、本発明の一の態様の学習装置は、ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を取得する取得手段と、前記合成画像を入力データとし、ヒュームに係る情報を教師データとして、溶接の様子を撮影した画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定するための学習済みモデルを機械学習により構築する学習手段と、を備える。 In order to solve the above-described problems, a learning device according to one aspect of the present invention includes acquisition means for acquiring a synthesized image in which a Hume image and a background image are synthesized; Learning means for constructing a trained model for estimating information related to fumes generated by welding from an image of a welding state as training data by machine learning.

また、本発明の他の態様のプログラムは、ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を取得する取得手段、及び、前記合成画像を入力データとし、ヒュームに係る情報を教師データとして、溶接の様子を撮影した画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定するための学習済みモデルを機械学習により構築する学習手段、としてコンピュータを機能させる。 Further, a program according to another aspect of the present invention includes acquisition means for acquiring a composite image in which a Hume image and a background image are combined; The computer functions as learning means for constructing a learned model for estimating information related to fumes generated by welding from images obtained by photographing the state of welding by machine learning.

また、本発明の他の態様のヒューム量推定システムは、溶接の様子を撮影するカメラと、ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記カメラにより撮影された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定する推定手段と、推定結果に基づく、溶接により発生したヒュームの量を出力する出力手段と、を備える。 A fume amount estimation system according to another aspect of the present invention uses, as input data, a camera for photographing the state of welding and a composite image obtained by synthesizing a fume image and a background image. Estimating means for estimating information related to fume generated by welding from images captured by the camera using a learned model constructed in advance by learning, and outputting the amount of fume generated by welding based on the estimation result. and output means.

また、本発明の他の態様のヒューム量推定方法は、カメラにより溶接の様子を撮影し、ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記カメラにより撮影された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定し、推定結果に基づく、溶接により発生したヒュームの量を出力する。 In another aspect of the fume amount estimation method of the present invention, a welding process is photographed by a camera, a synthesized image obtained by synthesizing a fume image and a background image is used as input data, and information related to fume is used as teacher data. Using a learned model constructed in advance by learning, information related to fume generated by welding is estimated from the image captured by the camera, and the amount of fume generated by welding is output based on the estimation result.

また、本発明の他の態様の推定装置は、溶接の様子を撮影するカメラにより生成された画像を取得する取得手段と、ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記取得手段により取得された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定する推定手段と、を備える。 An estimating apparatus according to another aspect of the present invention includes an obtaining means for obtaining an image generated by a camera for photographing a state of welding; estimating means for estimating information related to fumes generated by welding from the image acquired by the acquiring means, using a learned model constructed in advance by machine learning using information related to welding as teacher data.

また、本発明の他の態様のプログラムは、溶接の様子を撮影するカメラにより生成された画像を取得する取得手段、及び、ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記取得手段により取得された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定する推定手段、としてコンピュータを機能させる。 According to another aspect of the present invention, there is provided a program that uses, as input data, a composite image obtained by combining a Hume image and a background image; The computer functions as estimation means for estimating information related to fume generated by welding from the image acquired by the acquisition means, using a learned model constructed in advance by machine learning using information related to welding as teacher data.

本発明によれば、溶接中であってもヒューム発生量を測定することが容易となる。 According to the present invention, it becomes easy to measure the amount of fume generated even during welding.

実施形態に係るヒューム量推定システムの例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a Hume amount estimation system according to an embodiment; FIG. 学習フェーズを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a learning phase; FIG. 学習フェーズの手順例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram showing an example procedure of a learning phase; データセットを管理するテーブルの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a table for managing data sets; 背景画像の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a background image; FIG. ヒューム画像の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a Hume image; 合成画像の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a synthesized image; FIG. 背景画像(モデル出力)の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a background image (model output); ヒューム画像(モデル出力)の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a Hume image (model output); 推論フェーズを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an inference phase; 推論フェーズの手順例を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram showing an example procedure of an inference phase; 撮影画像の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a picked-up image.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[システム]
図1は、実施形態に係るヒューム量推定システム100の例を示すブロック図である。ヒューム量推定システム100は、推定装置1、データベース2、カメラ3、出力部4及び学習装置5を備えている。ヒューム量推定システム100は、溶接装置9の溶接の様子をカメラ3により撮影し、溶接により発生したヒュームHの量を算出し、出力部4に出力する。
[system]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a Hume amount estimation system 100 according to an embodiment. A Hume amount estimation system 100 includes an estimation device 1 , a database 2 , a camera 3 , an output unit 4 and a learning device 5 . The fume amount estimation system 100 photographs the state of welding by the welding device 9 with the camera 3 , calculates the amount of fume H generated by welding, and outputs the amount to the output unit 4 .

推定装置1は、制御部10を備えている。制御部10は、CPU、RAM、ROM、不揮発性メモリ及び入出力インターフェース等を含むコンピュータである。制御部10は、取得部11、推定部12及び算出部13を含んでいる。これらの機能部は、制御部10のCPUがROM又は不揮発性メモリからRAMにロードされたプログラムに従って情報処理を実行することにより実現される。 The estimation device 1 includes a control unit 10 . The control unit 10 is a computer including a CPU, RAM, ROM, nonvolatile memory, input/output interface, and the like. The control unit 10 includes an acquisition unit 11 , an estimation unit 12 and a calculation unit 13 . These functional units are realized by the CPU of the control unit 10 executing information processing according to programs loaded from the ROM or nonvolatile memory to the RAM.

学習装置5は、制御部50を備えている。制御部50は、CPU、RAM、ROM、不揮発性メモリ及び入出力インターフェース等を含むコンピュータである。制御部10は、合成部51、取得部52及び学習部53を含んでいる。これらの機能部は、制御部10のCPUがROM又は不揮発性メモリからRAMにロードされたプログラムに従って情報処理を実行することにより実現される。 The learning device 5 includes a control section 50 . The control unit 50 is a computer including a CPU, RAM, ROM, nonvolatile memory, an input/output interface, and the like. The control unit 10 includes a synthesis unit 51 , an acquisition unit 52 and a learning unit 53 . These functional units are realized by the CPU of the control unit 10 executing information processing according to programs loaded from the ROM or nonvolatile memory to the RAM.

プログラムは、例えば光ディスク又はメモリカード等の情報記憶媒体を介して供給されてもよいし、例えばインターネット又はLAN等の通信ネットワークを介して供給されてもよい。 The program may be supplied via an information storage medium such as an optical disk or memory card, or may be supplied via a communication network such as the Internet or LAN.

推定装置1及び学習装置5は、データベース2にアクセス可能である。データベース2は、推定装置1又は学習装置5の内部に設けられてもよいし、外部に設けられ、通信ネットワークを介してアクセスされてもよい。 The estimation device 1 and the learning device 5 can access the database 2 . The database 2 may be provided inside the estimation device 1 or the learning device 5, or may be provided outside and accessed via a communication network.

なお、推定装置1の制御部10により実現される取得部11、推定部12及び算出部13の一部は、推定装置1と通信可能な別の装置で実現されてもよい。同様に、学習装置5の制御部50により実現される合成部51、取得部52及び学習部53の一部は、学習装置5と通信可能な別の装置で実現されてもよい。 Part of the acquiring unit 11, the estimating unit 12, and the calculating unit 13 implemented by the control unit 10 of the estimating device 1 may be implemented by another device capable of communicating with the estimating device 1. FIG. Similarly, part of the synthesizing unit 51 , acquiring unit 52 and learning unit 53 implemented by the control unit 50 of the learning device 5 may be implemented by another device capable of communicating with the learning device 5 .

出力部4は、例えば液晶表示ディスプレイ等の表示装置である。これに限らず、出力部4は、例えばプリンタ等の画像形成装置であってもよい。 The output unit 4 is, for example, a display device such as a liquid crystal display. The output unit 4 is not limited to this, and may be an image forming device such as a printer.

[学習フェーズ]
以下、学習装置5により実現される学習フェーズについて説明する。図2は、学習フェーズを説明するための図である。図3は、学習フェーズの手順例を示すフロー図である。図4は、データセットを管理するテーブルの例を示す図である。
[Learning phase]
The learning phase realized by the learning device 5 will be described below. FIG. 2 is a diagram for explaining the learning phase. FIG. 3 is a flow diagram showing an example procedure of the learning phase. FIG. 4 is a diagram showing an example of a table for managing datasets.

図2に示すように、本実施形態では、合成画像を入力データとし、背景画像、ヒューム画像、合成比α及び特徴量βを教師データとして機械学習が行われる。このうち、ヒューム画像又は特徴量βは、ヒュームに係る情報の例である。 As shown in FIG. 2, in the present embodiment, machine learning is performed using a composite image as input data and a background image, a Hume image, a composite ratio α, and a feature amount β as teacher data. Of these, the Hume image or feature quantity β is an example of information related to Hume.

背景画像は、背景を示す画像である。図5は、背景画像の例を示す図である。背景画像は、例えば溶接装置9(図1参照)を撮影した画像であることが好ましい。これに限らず、背景画像としては、他の装置を撮影した画像又は人を撮影した画像など、種々の画像を適用できる。 A background image is an image showing a background. FIG. 5 is a diagram showing an example of a background image. The background image is preferably an image of the welding device 9 (see FIG. 1), for example. The background image is not limited to this, and various images such as an image of another device or an image of a person can be applied.

ヒューム画像は、ヒュームを示す画像である。図6は、ヒューム画像の例を示す図である。ヒューム画像は、例えば実際に溶接により発生したヒュームを撮影した画像であることが好ましい。また、ヒューム画像は、単調な背景でヒュームを撮影した画像であることが好ましい。例えば、JIS Z 3930に基づき溶接ヒューム捕集箱内で手動溶接を行ったときのヒュームを撮影した画像がヒューム画像として好適である。 A Hume image is an image showing Hume. FIG. 6 is a diagram showing an example of a Hume image. The fume image is preferably an image of fume actually generated by welding, for example. Also, the fume image is preferably an image obtained by photographing a fume against a monotonous background. For example, an image obtained by photographing fume when manual welding is performed in a welding fume collection box based on JIS Z 3930 is suitable as the fume image.

また、ヒューム画像は、溶接により発生するヒュームを模した画像であってもよい。ヒュームを模した画像は、例えば煙を撮影した画像であってもよいし、人工的に生成した画像であってもよい。 Further, the fume image may be an image simulating fume generated by welding. The fume-like image may be, for example, a photographed image of smoke or an artificially generated image.

合成画像は、背景画像とヒューム画像とを合成した画像である。図7は、合成画像の例を示す図である。合成比αは、合成画像における背景画像とヒューム画像との合成比であり、例えば0以上1以下の値で表される。 A synthesized image is an image obtained by synthesizing a background image and a Hume image. FIG. 7 is a diagram showing an example of a synthesized image. The compositing ratio α is the compositing ratio between the background image and the hume image in the composite image, and is represented by a value of 0 or more and 1 or less, for example.

特徴量βは、ヒューム画像の特徴量である。具体的には、特徴量βは、例えばヒューム画像の平均輝度又は輝度総和などの、ヒューム画像に示されるヒュームの量に関連する特徴量である。 A feature amount β is a feature amount of the Hume image. Specifically, the feature amount β is a feature amount related to the amount of Hume shown in the Hume image, such as the average luminance or the total luminance of the Hume image.

機械学習に用いるモデルは、全層が畳み込み層で構成されたネットワークであり、入力データと同じサイズの複数チャンネルの画像を出力する。ネットワークの前半はエンコーダに相当し、入力データを圧縮した特徴マップ生成する。ネットワークの後半はデコーダに相当し、特徴マップを元のサイズまで戻して出力する。 The model used for machine learning is a network composed of all convolutional layers, and outputs multi-channel images of the same size as the input data. The first half of the network corresponds to the encoder, which generates a feature map by compressing the input data. The second half of the network corresponds to the decoder, which restores the feature map to its original size and outputs it.

図示の例では、モデルは8チャンネルの画像を出力する。このうち、3チャンネルの画像(例えばRGBの画像)は背景画像となり、他の3チャンネルの画像はヒューム画像となる。図8は、モデルから出力される背景画像の例を示す図である。図9は、モデルから出力されるヒューム画像の例を示す図である。 In the example shown, the model outputs an 8-channel image. Of these, the 3-channel image (for example, the RGB image) becomes the background image, and the other 3-channel image becomes the Hume image. FIG. 8 is a diagram showing an example of a background image output from the model. FIG. 9 is a diagram showing an example of a Hume image output from the model.

残りの2チャンネルのうち、1チャンネルの画像は平均値プーリングにより合成比αとなり、他の1チャンネルの画像は平均値プーリングにより特徴量βとなる。 Of the remaining two channels, the image of one channel becomes the composite ratio α by mean value pooling, and the image of the other one channel becomes the feature amount β by mean value pooling.

図2及び図3に示す手順に従って、学習装置5は学習フェーズを実現する。学習装置5の制御部50は、図3に示す情報処理をプログラムに従って実行することにより、合成部51、取得部52及び学習部53として機能する。 The learning device 5 implements the learning phase according to the procedures shown in FIGS. The control unit 50 of the learning device 5 functions as a synthesis unit 51, an acquisition unit 52, and a learning unit 53 by executing the information processing shown in FIG. 3 according to a program.

まず、制御部50は、背景画像とヒューム画像とを合成して合成画像を生成する(S11)。生成した合成画像は、教師データとなる背景画像、ヒューム画像、合成比α及び特徴量βと関連付けられ、データセットとして管理される(図4参照)。 First, the control unit 50 synthesizes the background image and the hume image to generate a synthesized image (S11). The generated composite image is associated with a background image, a Hume image, a composite ratio α, and a feature amount β that serve as teacher data, and managed as a data set (see FIG. 4).

次に、制御部50は、合成画像をモデルに入力し(S12)、計算を行って、背景画像、ヒューム画像、合成比α及び特徴量βを出力する(S13)。 Next, the control unit 50 inputs the composite image into the model (S12), performs calculations, and outputs the background image, the Hume image, the composite ratio α, and the feature amount β (S13).

次に、制御部50は、背景画像、ヒューム画像、合成比α及び特徴量βのそれぞれについて、出力データと教師データとの差分を算出し(S14)、差分が減少するように学習を行う(S15)。 Next, the control unit 50 calculates the difference between the output data and the teacher data for each of the background image, the Hume image, the synthesis ratio α, and the feature amount β (S14), and performs learning so that the difference decreases ( S15).

学習フェーズは、データセットから抽出されるバリデーションセットを用いてモデルの精度を確認しながら繰り返される。 The learning phase is repeated while checking the accuracy of the model using a validation set drawn from the dataset.

学習フェーズの終了後、データセットから抽出されるテストセットを用いて学習済みモデルの精度が評価される。 After the learning phase is over, the accuracy of the trained model is evaluated using a test set extracted from the dataset.

以上により、学習済みモデルは、入力された画像を背景画像とヒューム画像とに分離して出力するとともに、その合成比αを出力し、さらにはヒューム画像の特徴量βを出力するためのものとして構築される。 As described above, the trained model separates the input image into the background image and the Hume image and outputs them. be built.

学習フェーズには多数のデータセットが必要とされるため、多数の背景画像と多数のヒューム画像とをそれぞれ用意し、それらの組み合わせによって多数の合成画像を作成することが好ましい。また、背景画像とヒューム画像との合成に様々な合成比αを用いて多数の合成画像を作成することが好ましい。 Since the learning phase requires a large number of data sets, it is preferable to prepare a large number of background images and a large number of Hume images and combine them to create a large number of synthesized images. Also, it is preferable to create a large number of synthesized images using various synthesis ratios α for synthesizing the background image and the Hume image.

ヒューム画像の作成には、種々の方法を適用できる。例えば、ヒューム又は煙をステレオカメラで撮影し、背景部分とヒューム部分とを分離することでヒューム画像を作成してもよい。また、対称な背景でヒューム又は煙を撮影した画像を反転して差分をとり、背景部分とヒューム部分とを分離することでヒューム画像を作成してもよい。 Various methods can be applied to create Hume images. For example, a fume image may be created by photographing fume or smoke with a stereo camera and separating the background portion and the fume portion. Alternatively, a fume image may be created by inverting an image of fume or smoke in a symmetrical background, taking a difference, and separating the background portion and the fume portion.

また、レーザー散乱法によりヒューム又は煙の粒子濃度の二次元マップを作成し、粒子濃度に応じて着色することでヒューム画像を作成してもよい。また、敵対的生成ネットワーク(GAN:Generative Adversarial Network)等の画像生成モデルを用いてヒューム画像を作成してもよい。 Alternatively, a fume image may be created by creating a two-dimensional map of the particle concentration of fume or smoke by a laser scattering method and coloring it according to the particle concentration. Alternatively, a Hume image may be created using an image generation model such as a generative adversarial network (GAN).

[推論フェーズ]
以下、推定装置1により実現される推論フェーズについて説明する。図10は、推論フェーズを説明するための図である。図11は、推論フェーズの手順例を示すフロー図である。推定装置1の制御部10は、図11に示す情報処理をプログラムに従って実行することにより、取得部11、推定部12及び算出部13として機能する。
[Inference phase]
The inference phase realized by the estimation device 1 will be described below. FIG. 10 is a diagram for explaining the inference phase. FIG. 11 is a flow diagram showing an example procedure of the inference phase. The control unit 10 of the estimation device 1 functions as an acquisition unit 11, an estimation unit 12, and a calculation unit 13 by executing the information processing shown in FIG. 11 according to a program.

図10及び図11に示すように、まず、制御部10は、溶接装置9の溶接の様子を撮影するカメラ3により生成された撮影画像を取得する(S21)。図12は、撮影画像の例を示す図である。 As shown in FIGS. 10 and 11, first, the control unit 10 acquires a captured image generated by the camera 3 that captures the state of welding by the welding device 9 (S21). FIG. 12 is a diagram showing an example of a captured image.

なお、撮影画像にアーク光が含まれると、学習済みモデルの推定精度を劣化させるおそれがあるため、カメラ3による溶接の様子の撮影には、アーク光を遮光する遮光物又はアーク光の透過を抑制するフィルタが用いられることが好ましい。 If arc light is included in the captured image, the estimation accuracy of the learned model may be degraded. Preferably, a suppressing filter is used.

次に、制御部10は、学習フェーズで構築した学習済みモデルに撮影画像を入力し(S22)、計算を行って、背景画像、ヒューム画像、合成比α及び特徴量βを出力する(S23)。ヒューム画像又は特徴量βは、ヒュームに係る情報の例である。なお、次工程のヒューム量の算出に用いられない背景画像又は合成比α等の出力は省略されてもよい。 Next, the control unit 10 inputs the captured image to the learned model constructed in the learning phase (S22), performs calculations, and outputs the background image, the Hume image, the synthesis ratio α, and the feature amount β (S23). . The Hume image or feature quantity β is an example of information related to Hume. It should be noted that output of the background image, composition ratio α, etc., which is not used for calculating the amount of fume in the next step, may be omitted.

次に、制御部10は、学習済みモデルによる推定結果に基づいて、溶接により発生したヒューム量を算出する(S24)。出力部4は、制御部10が算出したヒューム量を画面に出力する。 Next, the control unit 10 calculates the amount of fume generated by welding based on the estimation result of the learned model (S24). The output unit 4 outputs the amount of fume calculated by the control unit 10 on the screen.

ヒューム画像を用いる場合、制御部10は、学習済みモデルから出力されたヒューム画像の特徴量を抽出し、抽出した特徴量に基づいてヒューム量を算出する。抽出する特徴量は、特徴量βと同様、例えばヒューム画像の平均輝度又は輝度総和などの、ヒューム画像に示されるヒュームの量に関連する特徴量である。 When a Hume image is used, the control unit 10 extracts the feature amount of the Hume image output from the trained model, and calculates the Hume amount based on the extracted feature amount. The feature amount to be extracted is, like the feature amount β, a feature amount related to the amount of Hume shown in the Hume image, such as the average luminance or the total luminance of the Hume image.

特徴量βを用いる場合、制御部10は、学習済みモデルから出力された特徴量βに基づいてヒューム量を算出する。 When using the feature amount β, the control unit 10 calculates the Hume amount based on the feature amount β output from the trained model.

特徴量とヒューム量との対応関係は、例えばルックアップテーブルにまとめられ、制御部10によって参照される。特徴量と対応付けられるヒューム量は、JIS Z 3930に規定された方法により測定されたヒューム発生量であることが好ましい。すなわち、JIS Z 3930に基づき溶接ヒューム捕集箱内で手動溶接を行ったときのヒュームを撮影した画像から抽出される特徴量と、当該ヒュームをろ過材で捕集して計量したヒューム発生量とを対応付けることが好ましい。 The correspondence relationship between the feature amount and the Hume amount is put together, for example, in a lookup table and referred to by the control unit 10 . The amount of fume associated with the feature amount is preferably the amount of fume generation measured by the method specified in JIS Z 3930. That is, based on JIS Z 3930, the feature amount extracted from the image of the fume taken when manual welding is performed in the welding fume collection box, and the amount of fume generated by collecting and measuring the fume with a filter material. is preferably associated.

以上に説明した実施形態によれば、溶接の様子を撮影した撮影画像に基づいてヒューム量を出力するため、溶接中にリアルタイムにヒューム量を測定することが容易となる。このため、リアルタイムに測定したヒューム量を異常発生時のフィードバック等に利用することが可能となる。 According to the embodiment described above, since the amount of fume is output based on the photographed image of the state of welding, it becomes easy to measure the amount of fume in real time during welding. Therefore, it is possible to use the amount of fume measured in real time for feedback or the like when an abnormality occurs.

また、実施形態によれば、撮影画像から分離したヒューム画像又はその特徴量βに基づいてヒューム量を測定するため、撮影画像に含まれる背景がヒューム量の測定に影響を及ぼすことを抑制することが可能となる。このため、ヒューム量の測定を、専用の捕集箱内での手動溶接だけでなく、捕集箱外での手動溶接や溶接装置による自動溶接などにも適用することが可能となる。 Further, according to the embodiment, since the Hume amount is measured based on the Hume image separated from the captured image or the feature amount β thereof, it is possible to suppress the influence of the background included in the captured image on the measurement of the Hume amount. becomes possible. For this reason, the measurement of the amount of fume can be applied not only to manual welding inside a dedicated collection box, but also to manual welding outside the collection box, automatic welding by a welding device, and the like.

[変形例]
上記実施形態では、学習済みモデルにより推定されたヒューム画像又は特徴量βに基づいてヒューム量を算出したが、これに限らず、例えばヒューム画像に含まれるヒューム量を教師データとして学習済みモデルを構築し、溶接により発生したヒューム量を直接推定するようにしてもよい。
[Modification]
In the above embodiment, the Hume amount is calculated based on the Hume image or the feature amount β estimated by the trained model. Alternatively, the amount of fume generated by welding may be directly estimated.

教師データとするヒューム量は、JIS Z 3930に規定された方法により測定されたヒューム発生量であることが好ましい。これにより、学習済みモデルにより推定されるヒューム量を、JIS Z 3930のヒューム発生量に相当する値とすることが可能となる。 The amount of fume used as training data is preferably the amount of generated fume measured by the method specified in JIS Z 3930. As a result, the amount of fume estimated by the trained model can be set to a value corresponding to the amount of fume generated according to JIS Z 3930.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が当業者にとって可能であることはもちろんである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments described above, and it goes without saying that various modifications can be made by those skilled in the art.

1 推定装置、10 制御部、11 取得部、12 推定部、13 算出部、2 データベース、3 カメラ、4 出力部、5 学習装置、50 制御部、51 合成部、52 取得部、53 学習部、9 溶接装置、100 ヒューム量推定システム

1 estimation device, 10 control unit, 11 acquisition unit, 12 estimation unit, 13 calculation unit, 2 database, 3 camera, 4 output unit, 5 learning device, 50 control unit, 51 synthesis unit, 52 acquisition unit, 53 learning unit, 9 welding equipment, 100 fume amount estimation system

Claims (19)

ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を取得する取得手段と、
前記合成画像を入力データとし、ヒュームに係る学習用情報を教師データとして、溶接の様子を撮影した画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定するための学習済みモデルを機械学習により構築する学習手段と、
を備える学習装置。
Acquisition means for acquiring a synthesized image obtained by synthesizing a Hume image and a background image;
Learning to construct a trained model for estimating information related to fumes generated by welding from an image of welding by machine learning, using the synthesized image as input data and learning information related to fumes as teacher data. means and
A learning device with
前記ヒューム画像と前記背景画像とを合成して前記合成画像を生成する合成手段をさらに備える、
請求項1に記載の学習装置。
further comprising synthesizing means for synthesizing the Hume image and the background image to generate the synthetic image;
A learning device according to claim 1.
前記ヒュームに係る学習用情報は、前記ヒューム画像である、
請求項1または2に記載の学習装置。
The learning information related to the Hume is the Hume image,
3. The learning device according to claim 1 or 2.
前記教師データは、前記ヒューム画像及び前記背景画像を含む、
請求項1ないし3の何れかに記載の学習装置。
the training data includes the Hume image and the background image;
4. A learning device according to any one of claims 1 to 3.
前記教師データは、前記合成画像における前記ヒューム画像と前記背景画像との合成比をさらに含む、
請求項4に記載の学習装置。
The training data further includes a synthesis ratio of the Hume image and the background image in the synthesized image,
5. The learning device according to claim 4.
前記ヒュームに係る学習用情報は、前記ヒューム画像の特徴量である、
請求項1または2に記載の学習装置。
The learning information related to the Hume is a feature amount of the Hume image,
3. The learning device according to claim 1 or 2.
前記ヒュームに係る学習用情報は、前記ヒューム画像に含まれるヒュームの量である、
請求項1または2に記載の学習装置。
The learning information related to the Hume is the amount of Hume contained in the Hume image,
3. The learning device according to claim 1 or 2.
前記ヒューム画像は、溶接により発生したヒュームを撮影した画像である、
請求項1ないし7の何れかに記載の学習装置。
The fume image is an image of fume generated by welding,
A learning device according to any one of claims 1 to 7.
前記ヒューム画像は、溶接により発生するヒュームを模した画像である、
請求項1ないし7の何れかに記載の学習装置。
The fume image is an image simulating fume generated by welding,
A learning device according to any one of claims 1 to 7.
ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を取得する取得手段、及び、
前記合成画像を入力データとし、ヒュームに係る学習用情報を教師データとして、溶接の様子を撮影した画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定するための学習済みモデルを機械学習により構築する学習手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
Acquisition means for acquiring a synthesized image obtained by synthesizing the Hume image and the background image; and
Learning to construct a trained model for estimating information related to fumes generated by welding from an image of welding by machine learning, using the synthesized image as input data and learning information related to fumes as teacher data. means,
A program that allows a computer to function as a
溶接の様子を撮影するカメラと、
ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る学習用情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記カメラにより撮影された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定する推定手段と、
推定結果に基づく、溶接により発生したヒュームの量を出力する出力手段と、
を備えるヒューム量推定システム。
A camera that captures the state of welding,
A synthesized image obtained by synthesizing a Hume image and a background image is used as input data, and a trained model that is pre-constructed by machine learning is used with training information related to Hume as teacher data. an estimating means for estimating information related to the generated fume;
output means for outputting the amount of fume generated by welding based on the estimation result;
A Hume quantity estimation system comprising a
前記推定手段により推定されるヒュームに係る情報は、前記ヒューム画像である、
請求項11に記載のヒューム量推定システム。
The Hume information estimated by the estimation means is the Hume image.
The Hume amount estimation system according to claim 11 .
前記推定手段により推定されるヒュームに係る情報は、前記ヒューム画像の特徴量である、
請求項11に記載のヒューム量推定システム。
The information related to the Hume estimated by the estimation means is a feature amount of the Hume image,
The Hume amount estimation system according to claim 11 .
前記推定手段により推定されるヒュームに係る情報に基づいて、溶接により発生したヒュームの量を算出する算出手段をさらに備える、
請求項11ないし13の何れかに記載のヒューム量推定システム。
Further comprising calculating means for calculating the amount of fume generated by welding based on the information related to the fume estimated by the estimating means,
A Hume amount estimation system according to any one of claims 11 to 13.
前記推定手段により推定されるヒュームに係る情報は、溶接により発生したヒュームの量である、
請求項11に記載のヒューム量推定システム。
The information related to the fume estimated by the estimation means is the amount of fume generated by welding,
The Hume amount estimation system according to claim 11 .
前記カメラによる溶接の様子の撮影に、アーク光を遮光する遮光物又はアーク光の透過を抑制するフィルタが用いられる、
請求項11ないし15の何れかに記載のヒューム量推定システム。
A shield that shields the arc light or a filter that suppresses the transmission of the arc light is used for photographing the state of welding with the camera,
The Hume amount estimation system according to any one of claims 11 to 15.
カメラにより溶接の様子を撮影し、
ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る学習用情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記カメラにより撮影された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定し、
推定結果に基づく、溶接により発生したヒュームの量を出力する、
ヒューム量推定方法。
A camera captures the welding process,
A synthesized image obtained by synthesizing a Hume image and a background image is used as input data, and a trained model that is pre-constructed by machine learning is used with training information related to Hume as teacher data. Estimating information related to the generated fumes,
Output the amount of fume generated by welding based on the estimation result,
Hume amount estimation method.
溶接の様子を撮影するカメラにより生成された画像を取得する取得手段と、
ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る学習用情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記取得手段により取得された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定する推定手段と、
を備える推定装置。
Acquisition means for acquiring an image generated by a camera that captures the state of welding;
Welding is performed from the image obtained by the obtaining means using a trained model that has been constructed in advance by machine learning using a synthetic image obtained by synthesizing a Hume image and a background image as input data and learning information related to Hume as teacher data. Estimating means for estimating information related to Hume generated by
An estimating device comprising:
溶接の様子を撮影するカメラにより生成された画像を取得する取得手段、及び、
ヒューム画像と背景画像とが合成された合成画像を入力データとし、ヒュームに係る学習用情報を教師データとして機械学習により予め構築された学習済みモデルを用い、前記取得手段により取得された画像から溶接により発生したヒュームに係る情報を推定する推定手段、
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
Acquisition means for acquiring an image generated by a camera that captures the state of welding; and
Welding is performed from the image obtained by the obtaining means using a trained model that has been constructed in advance by machine learning using a synthetic image obtained by synthesizing a Hume image and a background image as input data and learning information related to Hume as teacher data. Estimation means for estimating information related to Hume generated by
A program that allows a computer to function as a
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